CN214150537U - 一种具有多通路多探测器的气体检测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具有多通路多探测器的气体检测仪。该检测仪包括呼气入口、气室一、气室二、化学发光仪和电化学传感器。呼气入口通过气体管路一与气室一的入口相连，气室一的出口通过气体管路二与气室二的入口相连，气室一的出口还通过气体管路三与电化学传感器的入口相连。气室二的出口通过气体管路四与化学发光仪的入口相连。气体管路一上设有电磁阀一。气体管路二上设有电磁阀二。气体管路四上设有三通电磁阀一。该气体检测仪能够解决现有技术中存在的不足，可以根据待测样品来源不同，选择最适合的检测方法进行检测，提高了检测结果的准确性和检测精度。

Description

一种具有多通路多探测器的气体检测仪

技术领域

本实用新型涉及呼气成分检测技术领域，具体涉及一种具有多通路多探测器的气体检测仪。

背景技术

呼出气一氧化氮检测设备常用的检测技术有化学发光、电化学传感器和激光检测三种。化学发光分析仪是最早投入临床应用的分析仪，也是国际公认的金标技术，所有检测技术均会与化学发光法进行对比，其检测精度高，一般在0.1～1ppb，但是其庞大的体积和昂贵的价格限制了在临床上的应用。采用电化学传感器检测技术的呼出气一氧化氮检测仪，由于其小型、便携等优势越来越受到临床的青睐，成为目前市场上主要使用的设备。但是电化学一氧化氮检测仪主要检测模块是可更换的电化学传感器，在一年时间一定检测次数内使用，用完后需要进行更换，而且电化学传感器更换后检测能力可能会有变化，无法进行常规校准。通过复杂流程较准后的电化学传感器，也可能受到环境温湿度及其他干扰因素的影响，存在测量结果不准的缺陷，而且其检测精度也较差，一般而言只有3～5ppb左右。而激光检测(LasIR)的检测范围在ppm级别，多用于工业污染排放检测。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种多通路多探测器的气体检测仪，该气体检测仪能够解决现有技术中存在的不足，可以根据待测样品来源不同，选择最适合的检测方法进行检测，提高了检测结果的准确性和检测精度。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种具有多通路多探测器的气体检测仪，包括呼气入口、气室一、气室二、化学发光仪和电化学传感器。

所述呼气入口通过气体管路一与气室一的入口相连，气室一的出口通过气体管路二与气室二的入口相连，气室一的出口还通过气体管路三与电化学传感器的入口相连；所述气室二的出口通过气体管路四与化学发光仪的入口相连。

所述气体管路一上设有电磁阀一；所述气体管路二上设有电磁阀二；所述气体管路四上设有三通电磁阀一。

进一步的，所述气体管路一上设有四通接头一，所述四通接头一，其端口一接呼气入口，端口二接电磁阀一的端口一，端口三接气体管路五，端口四接气体管路六；所述电磁阀一的端口二接气室一的入口；所述气体管路五上设有电磁阀三；所述气体管路六上设有压力传感器。

进一步的，所述气室一通过四通接头二与气体管路二、气体管路三相连；所述气室一的出口通过气体管路七与四通接头二的端口一相连；所述四通接头二的端口二接气体管路八；所述气体管路八上设有泵一和截止阀；所述四通接头二的端口三接电磁阀二的端口一，电磁阀二的端口二接气室二的入口，气室二的出口接三通电磁阀一的端口一，三通电磁阀一的端口二接化学发光仪的入口，三通电磁阀一的端口三接空气；所述四通接头二的端口四通过气体管路三与电化学传感器相连；所述气体管路三上设有三通电磁阀二、泵二和Nafion管；所述三通电磁阀二，其端口一接四通接头二的端口四，其端口二接泵二的入口，其端口三接气体管路九；所述泵二的出口接Nafion管的入口，Nafion管的出口接电化学传感器的入口；所述气体管路九上设有过滤器。

由以上技术方案可知，本实用新型将电化学法与化学发光法集成在同一款设备中，根据检测样品的不同，选择最优方法检测呼气中所需要测试的气体分子浓度。对于口呼气样本(FeNO)，由于其采样体积较大(200～300ml)、浓度低(几到几十ppb)，需要采用化学发光法进行测量。对于鼻呼气样本(FnNO)，由于其样品浓度高(几十到上千ppb)，采样体积小，需要采用电化学法进行测量。本实用新型既解决了电化学检测手段对痕量级别口呼气一氧化氮响应的精确性不够的问题，又解决了化学发光方法对鼻呼气一氧化氮响应时间不够的问题，可以根据待测样品来源不同，选择最适合的检测方法进行检测，提高了检测结果的准确性和检测精度。

附图说明

图1是实施例一中具有多通路多探测器的气体检测仪的结构示意图；

图2是实施例二中具有多通路多探测器的气体检测仪的结构示意图；

图3是化学发光仪的结构示意图。

其中：

1、呼气入口，2、四通接头一，3、电磁阀一，4、气室一，5、电磁阀三，6、压力传感器，7、电磁阀二，8、气室二，9、三通电磁阀一，10、化学发光仪，11、泵一，12、截止阀，13、三通电磁阀二，14、过滤器，15、泵二，16、Nafion管，17、电化学传感器，18、气室三，19、三通电磁阀四，20、压差传感器一，21、表压传感器，22、过滤器B，23、检测模块，24、过滤器A，25、泵三，26、压差传感器二，27、O3发生器，28、压差传感器三，29、四通接头二。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明：

如图1所示的一种具有多通路多探测器的气体检测仪，包括呼气入口1、气室一4、气室二8、化学发光仪10和电化学传感器17。所述气室一4和气室二8，均用于存储待测气体。气室一4和气室二8均采用细长的PTFE塑料管，且该PTFE塑料管的管径为3～5mm，长度为2～20m，这样设计能够使气体在整个检测仪中处于层流的流动状态，保证前后气体尽量不发生混合。所述电化学传感器10，用于检验通过其中的气体中某些气体的浓度，如NO、CO等，待测气体分子经过电化学传感器10会产生电信号，扣去背景信号，即为该待测气体的实际响应信号。所述化学发光仪10，用于将气室二中的气体抽进其检测模块，通过待测分子在检测器中的化学反应所释放的光能计算待测气体浓度。如图3所示，所述化学发光仪包括三通电磁阀四19、压差传感器一20、表压传感器21、检测模块23、过滤器A24、泵三25、压差传感器二26、O3发生器27、压差传感器三28和过滤器B22。

所述呼气入口1通过气体管路一与气室一4的入口相连，气室一4的出口通过气体管路二与气室二8的入口相连，气室一4的出口还通过气体管路三与电化学传感器17的入口相连；所述气室二8的出口通过气体管路四与化学发光仪10的入口相连。

所述气体管路一上设有电磁阀一3；所述气体管路二上设有电磁阀二7；所述气体管路四上设有三通电磁阀一9。本实用新型中的三通电磁阀均含有三个端口，端口一与端口二之间为常开通路，端口一与端口三之间的气路在通电时相通。考虑到化学发光仪10中的泵三25有流速，若在气体管路四上采用两通电磁阀，后端的抽气会影响前端的自然呼气流速，所以，本实用新型在气体管路上设置了三通电磁阀一9，这样在呼气时气室二8后端与大气连通，避免对呼气流速造成影响；分析时，气室二8与化学发光仪10才连通。

进一步的，所述气体管路一上设有四通接头一2，所述四通接头一2，其端口一接呼气入口1，端口二接电磁阀一3的端口一，端口三接气体管路五，端口四接气体管路六。所述电磁阀一3的端口二接气室一4的入口。所述气体管路五上设有电磁阀三5。所述气体管路六上设有压力传感器6，压力传感器6出厂时使用已知流量的气体标定出流量-信号曲线，使用时根据检验气路中通过气体的检验信号，算出气体通过流量。压力传感器6用于检测气体样品的压力，只有符合要求的气体样品才能进入气室。对于电磁阀一3、电磁阀二7和电磁阀三5来说，在电磁阀打开时气路连通，在电磁阀关闭时气路断开。

进一步的，所述气室一4通过四通接头二29与气体管路二、气体管路三相连；所述气室一4的出口通过气体管路七与四通接头二29的端口一相连。所述四通接头二29的端口二接气体管路八。所述气体管路八上设有泵一11和截止阀12，截止阀12用于单向密封。所述四通接头二29的端口三接电磁阀二13的端口一，电磁阀二13的端口二接气室二8的入口，气室二8的出口接三通电磁阀一9的端口一，三通电磁阀一9的端口二接化学发光仪10的入口，三通电磁阀一9的端口三接空气；所述四通接头二29的端口四通过气体管路三与电化学传感器17相连；所述气体管路三上设有三通电磁阀二13、泵二15和Nafion管16。所述三通电磁阀二13，其端口一接四通接头二29的端口四，其端口二接泵二15的入口，其端口三接气体管路九。所述泵二15的出口接Nafion管16的入口，Nafion管16的出口接电化学传感器17的入口。所述气体管路九上设有过滤器14，过滤器14中填充有可以过滤空气中待测气体分子的化学或物理材料，用于提供背景信号。所述泵一11和泵二15通过PWM脉冲控制不同抽气流速。所述Nafion管16，用于保证每次通过电化学传感器17的气体湿度与空气湿度相同，以避免湿度对检测结果的影响，确保检测结果的准确性。

上述检测仪的检测方法为：

(1)口呼气检测

(11)口呼气采样

患者***呼气过滤器(即呼气入口1)，开始呼气，当呼气流量达到设定的起始压力时，打开电磁阀三5，呼气气流从呼气入口1通过电磁阀三5排至大气，此为排空过程，目的是用于将人体气道死腔中的残余气体排出大气，达到排空体积后的气体进入设备。一定排空时间后或达到一定体积(成人150ml、儿童50ml)，关闭电磁阀三5，打开电磁阀一3和电磁阀二7，将口呼气调整成相应流量进入气室一4和气室二8，完成采样；三通电磁阀一9保持常通大气。人体气道模型中存在一处“死腔体”，每次呼吸时总会有一部分残余气体无法完全呼出，所以在呼气采样时，需要预先排空这部分残余气体后的呼出气才能用于分析检测，所以设置电磁阀三5，用于将死腔气排出大气。

(12)口呼气分析

在化学发光仪10中的泵三25的驱动下，气室一4中的气体推进气室二8中的气体通过电磁阀二7和三通电磁阀一9的切换通路，进入化学发光仪10中的检测模块23响应，获得待测气体的浓度；化学发光仪10的检测模块23在出厂时使用标准物质标定。化学发光仪采用现有的化学发光分析仪。

(2)鼻呼气检测

(21)鼻呼气采样

用一次性鼻呼头堵住其中一个鼻孔，打开电磁阀一3、泵一11，鼻腔气被泵一11抽入气室一4，完成采样，关闭泵一11。

(22)鼻呼气分析

分析过程一：先打开泵二15，在泵二15的作用下，气室一4中的气体通过三通电磁阀二13的常通通路进入到Nafion管16中，在Nafion管16中进行湿度平衡后，再进入电化学传感器17，电化学传感器17对气室一4中的气体响应出信号S1。三通电磁阀二13的常通通路指三通电磁阀二13的端口一与端口二之间的气路。三通电磁阀二13的切换通路指三通电磁阀二13的端口一与端口三之间的气路。

分析过程二：关闭电磁阀一3，打开三通电磁阀二13，在泵二15的作用下，空气通过过滤器14和三通电磁阀二13的切换通路进入到Nafion管16中，在Nafion管16中进行湿度平衡后，再进入电化学传感器17，电化学传感器17对空气中所有气体响应出背景信号S0。

分析过程一和分析过程二结束后，关闭所有泵阀；用气室一中气体的响应信号S1减去空气中所有背景响应信号S0，即为待测气体的响应信号S＝S1-S0，响应信号S除以传感器的灵敏度s，即为待测气体的浓度。电化学传感器10的灵敏度在出厂时使用标准物质标定。

实施例二

如图2所示，气室二8可以多并联一个气室三18。此时，将实施例一中的电磁阀二7改为三通电磁阀，设该三通电磁阀为三通电磁阀三。所述三通电磁阀三，其端口一接四通接头二29的端口三，端口二接气室二8的入口，端口三通过气室三18与化学发光仪10相连。气室三18前端连接三通电磁阀三的常通通路，气室三18后端连接化学发光仪10的另一个进气口。其他结构不变，同实施例一。气室二8采用体积为10～60ml的细长管，气室三采用体积大于200ml的柔性材料，如气袋。

本实施例中检测仪的检测方法为：

(1)口呼气检测

(11)口呼气采样

患者***呼气过滤器(即呼气入口1)，开始呼气，当呼气流量达到设定的起始压力时，打开电磁阀三5，呼气气流从呼气入口1通过电磁阀三5排至大气，此为排空过程，目的是用于将人体气道死腔中的残余气体排出大气，达到排空体积后的气体进入设备。一定排空时间后或达到一定体积(成人150ml、儿童50ml)，关闭电磁阀三5，打开电磁阀一3，将口呼气调整成相应流量进入气室一4和气室三18，气室三18中的气体达到150ml时，打开三通电磁阀三，呼气通过气室一4进入气室二8。三通电磁阀一9保持常通大气。完成采样。

(12)口呼气分析

化学发光仪10中的泵三25抽取气室三18中的气体进行预响应，当气室三18中的气体接近抽完时(正压降低)时，打开三通电磁阀一9，在化学发光仪10中的泵三25的驱动下，气室一4中的气体推动气室二8中的气体通过电磁阀二7、三通电磁阀一9的切换通路，进入化学发光仪10的检测模块23进行响应，得到待测气体的浓度。化学发光仪10的检测模块在出厂时使用标准物质标定。

通过增加采用柔性材料制成的气室三18，能够减小气室二8的长度和气室二8的整体体积。气室三18采集的呼气前段的呼出气，而呼气后段稳定流量的呼气进入气室一4和气室二8，气室三18中的样品气用于对化学发光仪10进行预响应，达到化学发光仪10响应时间后，检测气室一4和气室二8中的待测样品气，从而得到稳定且准气的口呼气中待测气体的浓度。

(2)鼻呼气检测

(21)鼻呼气采样

用一次性鼻呼头堵住其中一个鼻孔，打开电磁阀一、泵一，鼻腔气被泵一抽入气室一，完成采样，关闭泵一。

(22)鼻呼气分析

分析过程一：先打开泵二15，在泵二15的作用下，气室一4中的气体通过三通电磁阀二13的常通通路进入到Nafion管16中，在Nafion管16中进行湿度平衡后，再进入电化学传感器17，电化学传感器17对气室一4中的气体响应出信号S1。三通电磁阀二13的常通通路指三通电磁阀二13的端口一与端口二之间的气路。三通电磁阀二13的切换通路指三通电磁阀二的端口一与端口三之间的气路。

分析过程二：关闭电磁阀一3，打开三通电磁阀二13，在泵二15的作用下，空气通过过滤器14和三通电磁阀二13的切换通路进入到Nafion管16中，在Nafion管16中进行湿度平衡后，再进入电化学传感器17，电化学传感器17对空气中所有气体响应出背景信号S0。

分析过程一和分析过程二结束后，关闭所有泵阀；用气室一4中气体的响应信号S1减去空气中所有背景响应信号S0，即为待测气体的响应信号S＝S1-S0，响应信号S除以传感器的灵敏度s，即为待测气体的浓度。电化学传感器17的灵敏度在出厂时使用标准物质标定。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进(比如增加更多的气室)，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种具有多通路多探测器的气体检测仪，其特征在于：包括呼气入口、气室一、气室二、化学发光仪和电化学传感器；

所述呼气入口通过气体管路一与气室一的入口相连，气室一的出口通过气体管路二与气室二的入口相连，气室一的出口还通过气体管路三与电化学传感器的入口相连；所述气室二的出口通过气体管路四与化学发光仪的入口相连；

所述气体管路一上设有电磁阀一；所述气体管路二上设有电磁阀二；所述气体管路四上设有三通电磁阀一。

2.根据权利要求1所述的一种具有多通路多探测器的气体检测仪，其特征在于：所述气体管路一上设有四通接头一，所述四通接头一，其端口一接呼气入口，端口二接电磁阀一的端口一，端口三接气体管路五，端口四接气体管路六；所述电磁阀一的端口二接气室一的入口；所述气体管路五上设有电磁阀三；所述气体管路六上设有压力传感器。

3.根据权利要求2所述的一种具有多通路多探测器的气体检测仪，其特征在于：所述气室一通过四通接头二与气体管路二、气体管路三相连；所述气室一的出口通过气体管路七与四通接头二的端口一相连；所述四通接头二的端口二接气体管路八；所述气体管路八上设有泵一和截止阀；所述四通接头二的端口三接电磁阀二的端口一，电磁阀二的端口二接气室二的入口，气室二的出口接三通电磁阀一的端口一，三通电磁阀一的端口二接化学发光仪的入口，三通电磁阀一的端口三接空气；所述四通接头二的端口四通过气体管路三与电化学传感器相连；所述气体管路三上设有三通电磁阀二、泵二和Nafion管；所述三通电磁阀二，其端口一接四通接头二的端口四，其端口二接泵二的入口，其端口三接气体管路九；所述泵二的出口接Nafion管的入口，Nafion管的出口接电化学传感器的入口；所述气体管路九上设有过滤器。

4.根据权利要求3所述的一种具有多通路多探测器的气体检测仪，其特征在于：所述电磁阀二为三通电磁阀，设该三通电磁阀为三通电磁阀三；所述三通电磁阀三，其端口一接四通接头二的端口三，端口二接气室二的入口，端口三通过气室三与化学发光仪相连。

5.根据权利要求4所述的一种具有多通路多探测器的气体检测仪，其特征在于：所述气体管路一、气体管路二、气体管路三、气体管路四、气体管路五、气体管路六、气体管路七、气体管路八和气体管路九均采用塑料管。

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